一、类模板概念

类模板和函数模板不一样，编译器不能为类模板推断模板参数。所以为了使用类模板，必须在模板名后面用尖括号“<>”提供额外信息，这些信息其实就是对应着模板参数列表里的参数。例如我们已经熟悉的vector，这里面的vector是类模板，尖括号里的int就理解成模板参数，通过这个模板参数指出容器vector中所保存的元素类型。

C++中为什么会出现类模板这个概念呢?当然这也与函数模板一个道理，一个容器，如 vector 容器 ，可以往里面放整型元素、实型元素 、字符串 ，甚至还可以装其他类对象。为了避免出现很多重复的代码，引入了类模板没然后通过模板参数，往这个类模板中传递不同的类型或者非类型参数，从而实现同一套代码，可以应付不同的数据类型，这样，代码就显得精简和通用多了。

二、类模板的定义

类模板(也称为模板类)定义的一般形式如下：

template <typename形参名1,typename形参名2,..,typename形参名n>
class 类名
{
   //......
}

请注意，template后面的”<>”中如果有多个模板参数，参数之间要用逗号分隔。

用类模板定义对象的写法：

类模板名 <真实类型参数表> 对象名(构造函数实参表);

演示一下，写一个比较正规的类模板，可以考虑模拟 C++ 标准库提供的 vector ，写一个 自己的 vector ，起名为 myvector。以往实现一个类的候可以写一个 文件来进行类定义，然后再写一个. cpp 文件实现类的各种成员函数.但是对于类模板，因为实例化具体类的时候必须有类模板的全部信息，包括类模板中成员函数的函数体具体内容等，所以，类模板的所有信息，不管是声明，还是实现等内容，都必须写到一个.h文件中去，其他的要用到类模板的源程序文件(如 .cpp文件) 只要#include 这个类模板的.h文件即可。

创建一个myvector.h文件，内容文件：

using namespace std;
 
template<typename T>
class myvector
{
public:
	typedef T* myiterator;
 
public:
	myvector();
	myvector& operator=(const myvector&);
public:
	myiterator mybegin();
	myiterator myend();
};
 
#endif // !__STUDENT_H__

在.cpp文件中这样写：

using namespace std;
 
template<typename T>
myvector::myvector()//实例化构造函数
{
 
}

在main主函数中，要给这个类模板用尖括号”<>”提供明白无误的模板参数（也就是提供容器中的元素类型），所以加入以下代码：

int main()
{
    myvector <int> tmpvector1;   //T被替换成int
    myvector <double> tmpvector2;//T被替换成double
    myvector  tmpvector3;//T被替换成string
 
    return 0;
}

main函数中的 myvector tmpvector1;、 myvector tmpvector2和myvector tmpvector3;都是实例化类模板，编译器会生成一个具体的类型，这里就是int类型。也就是说，每种类型，编译器都会生成一个不同的类。

注意：myvector 是类模板名，不是一个类型名（或者说是一个残缺的类型名），类模板是用来实例化类型的。所以myvector <int>、 myvector <double>和 myvector <string>才是真正的类型名。所以可以看出，一个通过类模板实例化了的类类型总会用尖括号包含着模板参数。

三、类模板的成员函数

类模板成员函数可以写在myvector.h的vector类模板声明中，这种写在类模板声明中的成员函数就被隐式声明为内联函数。

当然，类模板的成员函数声明也可以写在vector类模板声明中，而在vector类模板声明之外实现。

下面在myvector.h的myvector类模板中，增加如下成员函数的声明：

public:
myfunc();

在myvector.cpp文件中这样定义成员函数：

template<typename T>
void myvector::myfunc()//实例化构造函数
{
    cout << "类模板成员函数！" << endl;
}

有一点值得注意， 一个类模板虽然里面可能有很多成员函数，但是，当实例化模板之后， 如果后续没有使用到某个成员函数，则这个成员函数是不会被实例化的。换句话说，一个实例化的模板，它的成员只有在使用的时候才会被实例化〈程序员编写的代码中出现了调用该成员函数的代码) 。

四、类模板名字的使用

在类模板myvector中有一个赋值运算符的重载代码：

myvector& operator=(const myvector&);

上面的赋假运算符重载返回一个myveclor 的引用。请注意，在类模板内部，可以直接使用类模板名，并不需要在类模板名后跟模板参数.因为在类模板定义内部，如果没提供类模板参数，编译器会假定类模板名带与不带模板参数等价(也就是 myvector 等价于myvector < T >).

myvector& operator=(const myvector&);//等价：myvector& operator=(const myvector&);

但是需要注意的是：

如果在类模板定义之外实现这个赋值运算符重载，需要这样写：

template<typename T>
myvector& myvector::operator=(const myvector&)//第一个表示返回的是一个实例化了的myvector，第三个不是必加
{
    return *this;
}

五、非类型模板参数的使用

模板参数并不局限于类型，普通的值也能作为模板参数，也就是非类型模板参数。

myvector类模板中是一个类型模板参数，那么看看非类型模板参数怎么用，下面创建一个类模板来演示。

在.h中声明一个类模板带非类型模板参数,如下：

template<typename T,int size = 10>
class myarray
{
private:
	T arr[size];
};

在.cpp的main函数中，增加如下代码：

myarray<int,100> tmparr;

当然，也可以使用默认的非类型模板参数值，这样就可以少传递一个模板参数：

myarray<int> tmparr; //size默认值为10

同时也要注意，myarray类模板里面有两个模板参数，在类定义之外书写成员函数实现的时候也要注意写法。首先，在类模板内增加一个用public修饰的myfunc成员函数的声明。代码如下：

public:
	void myfunc();

在.cpp文件中定义myarray成员函数的实现：

template<typename T, int size>
void myarray::myfunc()
{
    cout << "size" << endl;
}

在main函数中，加入如下代码来做一下调用：

int main()
{
    myarray<int>tmparr1;
    tmparr1.myfunc(); //10
 
    myarray<int,100>tmparr2;
    tmparr2.myfunc(); //100
 
    return 0;
}

注意：这种非类型的模版参数，参数的类型还是有一定限制的，如下定义会报错：

（1）浮点型一般不能作为非类型模板参数。

template<typename T,double size>
class myarray
{
   ......
}

（2）类类型也不难作为非类型模板参数。

class A{
  ......
};
 
template<typename T,A size>
class myarray
{
   ......
};

2022.08.11结。